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1、一.基本特点与运用1）光盘特点 容量大5.25 0.65G 非接触读写无损伤 高的数据传输率 永久性或半永久性存储（1050S） 信息价位低 形成光盘库（活动盘）,第10章 光信息存储技术,2）领域 数据存储、图像存储 多媒体或多媒体工作站 视频节目存储介质,二.发展简史国外，研究始于70年代 荷兰:PHILIPS 1972.9.5诞生第一台激光唱机，体积大，很笨重。He-Ne体积大，材料要求1976向美国推销第一代产品1982向西欧推销第二代产品（改进型产品）,日本崛起在70年代中后期SONY SANYA PANNISONIC. 形成两大派势：东芝都想以自己的企业标准作为 索尼 行业标准（国
2、际标准）世界光盘标准化协会协调工作组,A.光盘技术发展：分为三个里程碑,70年代 里程碑：5.25 光盘90年代中期 里程碑 5.25 光盘 DVD单面单层 4.7GB双面双层 19GB95年之后 里程碑 NMD 近场光学 单面容量,B.发展趋势（高密、高效、高速）,高密： 短波长LD，NA 衬盘厚度 ，道间距 高效： 记录方法、数据格式新型 的光学头改进高速： 存储技术、记录速度,C.全世界光盘驱动器的发运量3040%每年发展递增,3040%每年发展递增,D.研究与开发,90%力量 高性能光盘及驱动器例如：MO或CD-R/W光盘材料及驱动器的研发,例如： MO磁光型利用激光加热材料，改变电磁
3、场方向变化，磁介质的磁畴方向的变化，实现信号的写入、擦除,PC相变型利用激光加热效应，使材料发生晶状 非晶状的变化晶状 非晶状表面的反射率 表面的反射率 其之间反射率的变化之差为10倍左右，因此可以从反射率的,高密度光盘DVD（Digital Video Disk），能存储动态画面735分钟DVD制作与CD差不多关键：螺旋形光道更密DVD容量=7XCD容量,实现方法： 减小LD的波长 780nm 650/635 532nm 增大读出物镜的NA0.45 0.65, 减小信道密度1.2m0.74 m 减小光盘盘基厚度1.2mm0.6mm 编码技术、数据格式等, 减小信道密度1.2m0.74 m 减
4、小光盘盘基厚度1.2mm0.6mm 编码技术、数据格式等,* 10%力量： 持续光源烧孔和三维光信息存储 光斑变色存储技术 电子俘获光存储技术 全息信息存储技术 纳米与自聚焦技术 MND近场存储技术,PSHB-三维光信息存储在理论上可以使记录密度提高34量级。 * 即使光的频率成为新的存储维，使得传统的二维（x,y）光信息存储变成三维（x,y,）光信息存储,原理：目前光存储密度上限相对应1bit所占空间 个分子，如果一个分子用作1bit的存储文件，这样可以在原有基础上提高记录密度达 倍。,方法 为了实现分子存储 要求稳定性 具备选择或识别每个分子的方法持续光谱烧孔技术：利用活性分子所处的周围环
5、境的不同而引起对应能量的差别来识别不同分子。,E.国内外发展的差距, 实现低价位的有自主产权的DVD及DVD-ROM驱动器规模生产：自主产权 无 DVD与VCD及其驱动器的器件的产业化与国际接轨几乎全部进口，组装返销 CD、VCD、DVD的生产及检测设备的国产化研究与生产,光盘库及光盘塔，光盘阵列的应用与国外有很大差别利用自动换盘系统组成光盘库、光盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的容量、数据传输率及数据存储的可靠性。 开发新一代的存储产品近场、自聚焦、光学非辐射场与光学超衍射极限分辨存储等三维存储产品有差距达到：40100Gbit/盘,三.国内外发展状况80年代广电部第一次光盘制式可行性调研单
6、位有：清华、华工、复旦、北航科学院：上海光机、上海冶金、52所工厂：南京七一四厂主要研究始于“七五”规划,“九五”国家科委星火计划磁光光盘的产业化牵头单位：成都电子科技大学（天级公司）参加单位：华工、清华主要完成生产线上的测试设备改造,4X磁光光盘光学特性测试仪-40万 华工 4X磁光光盘机械特性测试仪-70万 华工 4X磁光光盘动态特性测试仪-70万 清华 光强调制型直接重写型磁光材料机理研究 -40万 华工共计 220万 总投资 1000万元,四.光盘标准对各类光盘的技术规格、盘片的物理尺寸、信息记录的物理格式及逻辑格式、信源/信道编码方法等技术内容作出了详细的规定由于不同的标准往往用不同
7、颜色的彩页作为封面，因此，人们习惯用彩页颜色的方法来特指某一类光盘的技术标准。,2.激光光盘系统基本原理,1.系统构成（1）分类,例如：内加固：减小由温度或者引起光学系统参数的变化应从设计角度更好的选择材料及元器件的稳定性。军用光盘总体要求：防温、防潮、防震、防霉、防冲击、防电磁波及辐射。分为车载、机载、舰载三类。,光盘（介质） 光盘机光盘存储系统,（2）光盘存储系统的基本要求,关键问题：可靠性、有效性,（3）系统中光学头的基本构成典型的光盘构成系统,基本元件：（a）光源LD：激光器 780nm，650nm（b）准直、扩束系统椭圆，发散 准直，圆形（c）PBS（偏振分光棱镜）（PBS+/4波片
8、） 光束隔离器,（d） /4波片 改变偏振方向（e）聚焦物镜（附执行机构）实现伺服1m光斑执行机构图,（f）光电探测器（PD）提供伺服所需的信号：TES，FES提供探测到的光盘存储的信息信号：RF,2.构成实用系统例1.CD唱机PD 六象限探测器,注意点： LD光束通过光栅后，生成有0级、1级（衍射光）光束伺服方法：三光点跟踪, 光盘运动按恒线速工作的最外圆 200转/分 最内圆 500转/分转速逐渐变化，线速不变技术指标：频率范围：20Hz20KHz信噪比： 90dB播放时间： 74分钟选取节目：1s左右道间距：1.6m,例2.WORM型（一次写多次读型）,说明： LD：准直度要求 会聚物镜
9、 PBS进入光线为P偏振光,斜方棱镜出射的光临界角棱镜对P偏 振光敏感, 整个系统为多个分离棱镜的组合各个棱镜的胶合面的定位精度要求高整个棱镜是单棱镜整形把,椭圆 圆形简单、方便,2.写入/读出原理各种光盘不一样，此处针对烧凹坑型而言 CD、LD、VCD 信息的写入数据输入 ECC 编码电路 信号调制会聚物镜 光盘介质,在高温度的激光束光斑下加热形成一定宽度一定间隔的记录脉冲 LD ECC 调制 会聚 光盘 加热以有无凹坑 “1”和“0”凹坑质量好坏 标志信噪比的高低, 信息的读出：保护层（玻璃或DMMD）（1）数据道无凹坑时，入射的光束被反射，大部分返回物镜光能 强 （1）,（2）数据道有凹
10、坑时，入射的光束 光程差：凹坑深度 故发生干涉相消 凹坑的无有情况下：无凹 有凹,3.数据存储格式 格式（a）只读型：比较简单信息道为螺旋形或同心圆形,（b）磁光盘（严格的格式）信息道、扇区格式化是硬格式化出厂之前，厂家已经做好每个信息道有15个扇区；每个扇区规定如下：扇区52 1 672 字节 字节 字节,（1） 扇区头标志（2）偏差检测字段（3）用户区扇区头标志是模压图样，它使驱动器不依靠锁相电路，就可确认扇区的开始位量。, 存储方式恒角速度，恒线速度以及改进型恒线速度（a）恒线速度（CD） CLV（1） 整个面上线速度恒定，即外侧 半径上道上的信息量大于内侧半径 道上的信息量（2）从内侧 外侧扫描过程中内侧外侧 保证线速度不变,（b）恒角速度（LD） CAV（1）内侧外侧：不变（2）每条信息道上信息量一致： 即：外侧道上信息密度50mW价格太贵,
